結構體對齊的具體含義（#pragma pack）

作者：panic2005年4月2日

還是來自csdn的帖子：
主　　題： ??探討：內存對齊
作　　者： ??typedef_chen ((名未定)(我要騙人))
等　　級： ??
信 譽 值： ??100
所屬論壇： ??C/C++ C++ 語言
問題點數： ??50
回復次數： ??1
發表時間： ??2005-04-02 22:53:27
??
??
朋友帖了如下一段代碼：
　　#pragma pack(4)
　　class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa;
　　　　char a;
　　　　short b;
　　　　char c;
　　};
　　int nSize = sizeof(TestB);
　　這里nSize結果為12，在預料之中。

　　現在去掉第一個成員變量為如下代碼：
　　#pragma pack(4)
　　class TestC
　　{
　　public:
　　　　char a;
　　　　short b;
　　　　char c;
　　};
　　int nSize = sizeof(TestC);
　　按照正常的填充方式nSize的結果應該是8，為什么結果顯示nSize為6呢？

事實上，很多人對#pragma pack的理解是錯誤的。
#pragma pack規定的對齊長度，實際使用的規則是：
結構，聯合，或者類的數據成員，第一個放在偏移為0的地方，以后每個數據成員的對齊，按照#pragma pack指定的數值和這個數據成員自身長度中，比較小的那個進行。
也就是說，當#pragma pack的值等于或超過所有數據成員長度的時候，這個值的大小將不產生任何效果。
而結構整體的對齊，則按照結構體中最大的數據成員 和 #pragma pack指定值 之間，較小的那個進行。

具體解釋
#pragma pack(4)
　　class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa; //第一個成員，放在[0,3]偏移的位置，
　　　　char a; //第二個成員，自身長為1，#pragma pack(4),取小值，也就是1，所以這個成員按一字節對齊，放在偏移[4]的位置。
　　　　short b; //第三個成員，自身長2，#pragma pack(4)，取2，按2字節對齊，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　　　char c; //第四個，自身長為1，放在[8]的位置。
　　};
這個類實際占據的內存空間是9字節
類之間的對齊，是按照類內部最大的成員的長度，和#pragma pack規定的值之中較小的一個對齊的。
所以這個例子中，類之間對齊的長度是min(sizeof(int),4)，也就是4。
9按照4字節圓整的結果是12，所以sizeof(TestB)是12。

如果
#pragma pack(2)
??? class TestB
　　{
　　public:
　　　　int aa; //第一個成員，放在[0,3]偏移的位置，
　　　　char a; //第二個成員，自身長為1，#pragma pack(4),取小值，也就是1，所以這個成員按一字節對齊，放在偏移[4]的位置。
　　　　short b; //第三個成員，自身長2，#pragma pack(4)，取2，按2字節對齊，所以放在偏移[6,7]的位置。
　　　　char c; //第四個，自身長為1，放在[8]的位置。
　　};
//可以看出，上面的位置完全沒有變化，只是類之間改為按2字節對齊，9按2圓整的結果是10。
//所以 sizeof(TestB)是10。

最后看原貼：
現在去掉第一個成員變量為如下代碼：
　　#pragma pack(4)
　　class TestC
　　{
　　public:
　　　　char a;//第一個成員，放在[0]偏移的位置，
　　　　short b;//第二個成員，自身長2，#pragma pack(4)，取2，按2字節對齊，所以放在偏移[2,3]的位置。
　　　　char c;//第三個，自身長為1，放在[4]的位置。
　　};
//整個類的大小是5字節，按照min(sizeof(short),4)字節對齊，也就是2字節對齊，結果是6
//所以sizeof(TestC)是6。

感謝Michael 提出疑問，在此補充：

當數據定義中出現__declspec(?align()?)時，指定類型的對齊長度還要用自身長度和這里指定的數值比較，然后取其中較大的。最終類/結構的對齊長度也需要和這個數值比較，然后取其中較大的。

可以這樣理解， __declspec(?align()?) 和 #pragma pack是一對兄弟，前者規定了對齊的最小值，后者規定了對齊的最大值，兩者同時出現時，前者擁有更高的優先級。
__declspec(?align()?)的一個特點是，它僅僅規定了數據對齊的位置，而沒有規定數據實際占用的內存長度，當指定的數據被放置在確定的位置之后，其后的數據填充仍然是按照#pragma pack規定的方式填充的，這時候類/結構的實際大小和內存格局的規則是這樣的：
在__declspec(?align()?)之前，數據按照#pragma pack規定的方式填充，如前所述。當遇到__declspec(?align()?)的時候，首先尋找距離當前偏移向后最近的對齊點（滿足對齊長度為max(數據自身長度,指定值) )，然后把被指定的數據類型從這個點開始填充，其后的數據類型從它的后面開始，仍然按照#pragma pack填充，直到遇到下一個__declspec(?align()?)。
當所有數據填充完畢，把結構的整體對齊數值和__declspec(?align()?)規定的值做比較，取其中較大的作為整個結構的對齊長度。
特別的，當__declspec(?align()?)指定的數值比對應類型長度小的時候，這個指定不起作用。